DE19523878A1 - Fuel injection device for diesel engines - has separating piston forming third pressure cavity with casing, also includes jet needle and jet holes - Google Patents
Fuel injection device for diesel engines - has separating piston forming third pressure cavity with casing, also includes jet needle and jet holesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit den Merkmalen der Ansprüche 14 oder 15.The invention relates to a device for injecting fuel and a second Fluid in a combustion chamber of a diesel engine with the features of the preamble of Claim 1 and a method for injecting fuel and a second fluid in a combustion chamber of a diesel engine having the features of claims 14 or 15.
Die Zufuhr von Zusatzflüssigkeiten, wie z. B. Wasser, in den Brennraum eines Dieselmotors bringt Vorteile hinsichtlich der Verringerung von Schadstoffemissionen, insbesondere des Ausstoßes von Stickoxiden.The supply of additional liquids, such as. B. water, in the combustion chamber of a diesel engine brings advantages with regard to the reduction of pollutant emissions, in particular the Emissions of nitrogen oxides.
Bekannt ist aus der DE-OS 40 40 235 eine Pumpen-Düse für Dieselmotoren mit einem Arbeitsraum eines Pumpenkolbens, der durch einen gleichachsig mit dem Pumpenkolben angeordneten und verschieblich geführten Trennkolben begrenzt ist.From DE-OS 40 40 235 a pump nozzle for diesel engines with a Working area of a pump piston, which is coaxial with the pump piston arranged and slidably guided separating piston is limited.
Der Trennkolben ist durch den Pumpenkolben über das im Arbeitsraum des Pumpenkolbens eingeschlossene Kraftstoffvolumen hydraulisch angetrieben. Kraftstoff wird dem Arbeitsraum des Pumpenkolbens über ein Magnetventil gesteuert zugeführt. Ein Arbeitsraum des Trennkolbens steht in gesteuerter Verbindung mit einer Quelle für Zusatzflüssigkeit. Der Arbeitsraum des Pumpenkolbens und der Arbeitsraum des Trennkolbens stehen miteinander und mit einem Druckraum vor einer mit einem Ventil gesteuerten Einspritzdüse in Verbindung. Pumpen-Düsen gemäß dem genannten Stand der Technik haben eine relativ hohe Leistungsaufnahme und sind nur in engen Grenzen regelbar. Die Bewegungen des Trennkolbens sind an die Bewegungen des Pumpenkolbens gekoppelt, und der Druck im Arbeitsraum des Pumpenkolbens wird von den Bewegungen des Pumpenkolbens und den Bewegungen des Trennkolbens beeinflußt. Um beispielsweise dem Trennkolben eine definierte Ausgangslage zuzuweisen, ist gemäß dem genannten Stand der Technik eine Feder erforderlich.The separating piston is through the pump piston over that enclosed in the working space of the pump piston Hydraulic fuel volume. Fuel is the work area of the Pump piston supplied controlled by a solenoid valve. A work space of the The separating piston is in a controlled connection with a source of additional liquid. Of the The working area of the pump piston and the working area of the separating piston are in line with each other and with a pressure chamber in front of an injection nozzle controlled by a valve in Connection. Pump nozzles according to the prior art mentioned have a relative high power consumption and can only be regulated within narrow limits. The movements of the Separating pistons are coupled to the movements of the pump piston and the pressure in the Working space of the pump piston is determined by the movements of the pump piston and the Movements of the separating piston are affected. For example, the separating piston To assign a defined starting point is a according to the state of the art Spring required.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zumindest teilweise selbstregelnde Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit geringer Leistungsaufnahme und großem Spielraum für Abstimmung und ein zumindest teilweise selbstregelndes Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid für diese Vorrichtung zu schaffen.The object of the invention is to provide an at least partially self-regulating device Injecting fuel and a second fluid into a combustion chamber of a diesel engine with low power consumption and great scope for coordination and at least one partially self-regulating method for injecting fuel and a second fluid for creating this device.
Die Lösung erfolgt mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit den Merkmalen der Ansprüche 14 oder 15.The solution is achieved with one device for injecting fuel and a second one Fluid in a combustion chamber of a diesel engine having the features of claim 1 and a method of injecting fuel and a second fluid into one Combustion chamber of a diesel engine with the features of claims 14 or 15.
Für reduzierte Schadstoffemissionen beim Betrieb von Dieselmotoren, wie z. B. Stickoxide und Ruß, ist eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors mit einer Kraftstoffzufuhreinrichtung und einer Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid zu mindestens einer Einspritzdüse ausgestattet. In einem ersten Druckraum in der Einspritzdüse ist eine Düsennadel axial verschieblich angeordnet, die die Einspritzung des Kraftstoffs und des zweiten Fluids durch Einspritzdüsenlöcher in den Brennraum des Dieselmotors steuert. Die Düsennadel wird bei hohem Druck im ersten Druckraum von den Einspritzdüsenlöchern abgehoben und gibt die Einspritzung frei. Ein Trennkolben bildet in einem Gehäuse einen zweiten Druckraum. Die Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid ist mit dem zweiten Druckraum verbunden, von dem das zweite Fluid mittels des Trennkolbens in den ersten Druckraum gefördert wird. Gemäß der Erfindung bildet der Trennkolben mit dem Gehäuse einen dritten Druckraum, der mit dem ersten Druckraum verbunden ist und über den der Trennkolben hydraulisch angetrieben ist. Im Gegensatz zum genannten Stand der Technik kann erfindungsgemäß Druck vom ersten Druckraum zum dritten Druckraum übertragen werden und weist der dritte Druckraum mit dem Trennkolben nur eine bewegliches Element auf, so daß die Druckverhältnisse im dritten Druckraum besser abstimmbar sind. Der zweite Druckraum ist gegenüber dem ersten und dritten Druckraum abgedichtet und ausschließlich vom zweiten Fluid und den Rückstelleinrichtungen beaufschlagt. Bei hohem Druck im dritten Druckraum der Einspritzdüse wird der Trennkolben bewegt, so daß zweites Fluid hydraulisch gefördert wird. Bei niedrigem Druck im dritten Druckraum wird der Trennkolben von Rückstelleinrichtungen hydraulisch in seine Ausgangslage zurückbewegt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nützt die Druckschwankungen im ersten Druckraum, um das zweite Fluid zu fördern und zeichnet sich durch geringe Leistungsaufnahme aus. Deutlich abgegrenzte Druckverhältnisse in den ersten, zweiten und dritten Druckräumen bieten großen Spielraum für genaue Abstimmung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zumindest teilweise selbstregelnd. Als zweites Fluid können neben reinen Fluiden auch Emulsionen eingesetzt werden.For reduced pollutant emissions when operating diesel engines, such as. B. nitrogen oxides and soot, is a device for injecting fuel and a second fluid into a combustion chamber of a diesel engine with a fuel supply device and one Supply device for the second fluid to at least one injection nozzle. In A nozzle needle is axially displaceable in a first pressure chamber in the injection nozzle arranged that the injection of the fuel and the second fluid through Controls injector holes in the combustion chamber of the diesel engine. The nozzle needle is at high pressure in the first pressure chamber is lifted from the injection nozzle holes and gives the Injection free. A separating piston forms a second pressure chamber in a housing. The Feed device for the second fluid is connected to the second pressure chamber, from which the second fluid is conveyed into the first pressure chamber by means of the separating piston. According to the invention, the separating piston forms a third pressure chamber with the housing, which is connected to the first pressure chamber and via which the separating piston is hydraulic is driven. In contrast to the cited prior art, according to the invention Pressure is transmitted from the first pressure chamber to the third pressure chamber and has the third pressure chamber with the separating piston only one movable element, so that the Pressure ratios in the third pressure chamber can be better coordinated. The second pressure room is sealed from the first and third pressure chambers and only from the second Fluid and the reset devices. At high pressure in the third pressure chamber the separating piston is moved in the injection nozzle, so that second fluid is conveyed hydraulically becomes. If the pressure in the third pressure chamber is low, the separating piston of Reset devices hydraulically moved back to its starting position. The The device according to the invention uses the pressure fluctuations in the first pressure chamber in order to to promote the second fluid and is characterized by low power consumption. Clearly defined pressure conditions in the first, second and third pressure rooms offer great scope for precise coordination. The device according to the invention is at least partially self-regulating. In addition to pure fluids, the second fluid can also be Emulsions are used.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid ist, vorzugsweise mit einem Common Rail System verbunden, von dem Kraftstoff unter hohem Druck dem ersten Druckraum zugeführt wird.The device according to the invention for injecting fuel and a second fluid is, preferably connected to a common rail system, of which fuel is below high pressure is supplied to the first pressure chamber.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid einen vierten Druckraum auf. Rückstell einrichtungen im vierten Druckraum enthalten eine sich am Gehäuse abstützende und auf den Trennkolben wirkende Druckfeder. Die Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid steht mit dem vierten Druckraum in Verbindung. Während der Einspritzphase wird der hohe Druck im ersten Druckraum zum dritten Druckraum übertragen. Der Trennkolben wird vom hohen Druck im dritten Druckraum gegen die Rückstelleinrichtungen im vierten Druckraum bewegt, so daß sich das Volumen des zweiten Druckraums vergrößert und zweites Fluid in den zweiten Druckraum gefördert wird. Während der Ruhephase mit niedrigem Druck im ersten und im dritten Druckraum wird der Trennkolben von den Rückstelleinrichtungen zurück bewegt. Zweite Fluid wird bei geschlossenem Ventil dem Kraftstoff im ersten Druckraum vorgelagert, so daß eine geschichtete Ladung vor den Einspritzdüsen im ersten Druckraum erreicht wird. Gleichzeitig wird ein dem Volumen des eingelagerten zweiten Fluids entsprechendes Kraftstoffvolumen aus dem ersten Druckraum über eine Abflußleitung verdrängt. Die Abflußleitung wird mittels eines steuerbaren Ventils in geeigneter Weise freigeschaltet oder versperrt.According to a preferred embodiment, the device according to the invention has Injecting fuel and a second fluid into a fourth pressure chamber. Reset Devices in the fourth pressure chamber contain and rest on the housing compression spring acting on the separating piston. The feed device for the second fluid is also available the fourth pressure room in connection. During the injection phase, the high pressure transferred to the third pressure chamber in the first pressure chamber. The separating piston is from the high Pressure in the third pressure chamber against the reset devices in the fourth pressure chamber moves so that the volume of the second pressure chamber increases and second fluid in the second pressure room is promoted. During the resting phase with low pressure in the First and in the third pressure chamber, the separating piston from the resetting devices moved back. When the valve is closed, the second fluid becomes the fuel in the first Upstream pressure chamber, so that a stratified charge in front of the injectors in the first Pressure chamber is reached. At the same time, the volume of the stored second Fluid volume corresponding to fluid from the first pressure chamber via a Drain line displaced. The drain line is controlled by a controllable valve appropriately unlocked or blocked.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid weist in der Verbindungsleitung vom ersten Druckraum zum dritten Druckraum eine Drossel auf zur Dosierung der zweiten Flüssigkeit in Abhängigkeit von Druck und Einspritzzeit und damit in Abhängigkeit von der Einspritzmenge. The device according to the invention for injecting fuel and a second fluid has a in the connecting line from the first pressure chamber to the third pressure chamber Throttle on for dosing the second liquid depending on pressure and Injection time and thus depending on the injection quantity.
Alternativ oder kumulativ zur Drossel in der Verbindungsleitung vom ersten Druckraum zum dritten Druckraum kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dosierung der zweiten Flüssigkeit in Abhängigkeit von Druck und Einspritzzeit in der Verbindungsleitung von der Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid zum zweiten Druckraum eine Drossel aufweisen.Alternatively or cumulatively to the throttle in the connecting line from the first pressure chamber to the third pressure chamber, the device according to the invention for metering the second Liquid depending on pressure and injection time in the connecting line from the Feed device for the second fluid to the second pressure chamber have a throttle.
Zur Unterbindung der Förderung des zweiten Fluids bei kleinen Einspritzdrücken kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Druckbegrenzungsventil in der Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid zu dem vierten Druckraum, und ein Bypass mit einem Rückschlagventil parallel zum Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein.To prevent the delivery of the second fluid at low injection pressures, in the device according to the invention a pressure relief valve in the feed device for the second fluid to the fourth pressure chamber, and a bypass with a check valve be provided parallel to the pressure relief valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine zusätzliche Leitung mit Druckbegrenzungsventil vom zweiten Druckraum zur Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid vorgesehen, und im zweiten Druckraum ist ein Anschluß für die Verbindungsleitung vom zweiten Druckraum zum ersten Druckraum vom Hub des Trennkolbens überdeckt. Bei geeignetem Maß für die Überdeckung des Anschlusses durch den Hub des Trennkolbens kann erreicht werden, daß zweites Fluid nur vorgelagert wird, wenn die in den Brennraum eingespritzte Menge größer ist als die vorgelagerte Kraftstoffmenge.According to a further advantageous embodiment of the device according to the invention an additional line with pressure relief valve from the second pressure chamber to Supply device for the second fluid is provided, and in the second pressure chamber Connection for the connecting line from the second pressure chamber to the first pressure chamber from The stroke of the separating piston is covered. With a suitable dimension for the coverage of the Connection through the stroke of the separating piston can be achieved that second fluid only is stored if the amount injected into the combustion chamber is greater than that upstream fuel quantity.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verbindungsleitung vom vierten Druckraum zu dem Common-Rail Druckspeicher vorgesehen, so daß aus einem permanent gleich hohen Druck im vierten Druckraum gleichförmige Rückstellkräfte auf den Trennkolben resultieren.According to a further embodiment of the invention, a connecting line from the fourth Pressure chamber provided to the common rail pressure accumulator, so that from a permanent equally high pressure in the fourth pressure chamber uniform restoring forces on the Separating pistons result.
Die Verbindungsleitungen von den zweiten und dritten Druckräumen zu dem ersten Druckraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind austauschbar, so daß für eine Ausgestaltung konstruktiv die günstigste Möglichkeit ohne Einschränkungen durch die Funktionalität ausgewählt werden kann.The connecting lines from the second and third pressure spaces to the first Pressure chamber of the device according to the invention are interchangeable, so that for one Design constructively the cheapest option without restrictions by Functionality can be selected.
Zur weiteren Feinabstimmung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Drosseln in den Verbindungsleitungen zu den ersten bis vierten Druckräumen enthalten sein.To further fine-tune the device according to the invention, throttles in the Connection lines to the first to fourth pressure rooms may be included.
Alternativ oder kumulativ zu den Drosseln in den Verbindungsleitungen zu den ersten bis vierten Druckräumen können zur weiteren Feinabstimmung in den Verbindungsleitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Druckbegrenzungsventile mit jeweils parallel angeordnetem Bypass mit Rückschlagventil enthalten sein. Alternatively or cumulatively to the chokes in the connecting lines to the first to fourth pressure rooms can be used for further fine-tuning in the connecting lines the device according to the invention pressure relief valves each with parallel arranged bypass with check valve may be included.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid einen Trennkolben mit einer größeren Fläche im dritten Druckraum als im zweiten Druckraum auf. Während der Einspritzphase wird der hohe Druck im ersten Druckraum zum dritten Druckraum übertragen. Der Trennkolben wird vom hohen Druck im dritten Druckraum bewegt, so daß sich das Volumen des zweiten Druckraums verkleinert und zweites Fluid dem Kraftstoff im ersten Druckraum bei geöffnetem Ventil zugemischt wird. Während der Ruhephase bei geschlossenem Ventil im ersten Druckraum mit niedrigem Druck im ersten und im dritten Druckraum wird der Trennkolben von Rückstelleinrichtungen im zweiten Druckraum in entgegengesetzter Richtung bewegt und lagert das zweite Fluid im zweiten Druckraum vor. Von einem fünften Druckraum kann Leckage aus dem Gehäuse über eine Verbindungsleitung der Zufuhreinrichtung für zweites Fluid zugeführt werden. Bei entsprechender Dimensionierung der Verbindungsleitung und/oder einer Drosselstelle in der Leitung des fünften Druckraums, wirkt dieser als hydraulische Dämpfung für den Trennkolben. Neben einer "Entlüftung" des fünften Druckraumes bildet eine derart gestaltete Verbindungsleitung zusätzliche Möglichkeiten für die Abstimmung des Systems. Gleichzeitig dient der fünfte Druckraum unter dem Zufluß des zweiten Fluids über die Verbindungsleitung dazu, den Trennkolben in die Ausgangsstellung zurückzubewegen. Gemäß der Erfindung kann zweites Fluid während der Einspritzung durch die Einspritzdüsenlöcher dem Kraftstoff zugemischt werden. Der Einspritz- und Brennverlauf kommt einer Realisierung des Gleichdruckprozesses gleich.According to a further alternative embodiment, the device according to the invention has for injecting fuel and a second fluid, a separating piston with a larger area in the third pressure chamber than in the second pressure chamber. During the Injection phase, the high pressure in the first pressure chamber becomes the third pressure chamber transfer. The separating piston is moved by the high pressure in the third pressure chamber, so that the volume of the second pressure chamber is reduced and the second fluid in the fuel first pressure chamber is mixed with the valve open. During the rest phase at closed valve in the first pressure chamber with low pressure in the first and in the third Pressure chamber becomes the separating piston of reset devices in the second pressure chamber the second fluid moves and stores in the opposite direction in the second pressure chamber. Leakage from the housing can occur from a fifth pressure chamber Connection line of the supply device for second fluid are supplied. At appropriate dimensioning of the connecting line and / or a throttle point in the Head of the fifth pressure chamber, this acts as hydraulic damping for the Separating piston. In addition to "venting" the fifth pressure chamber, this forms one designed connecting line additional options for tuning the system. At the same time, the fifth pressure chamber serves under the inflow of the second fluid through the Connection line to move the separating piston back to the starting position. According to the invention, the second fluid can be injected through the Injector holes are added to the fuel. The injection and combustion process is equivalent to realizing the constant pressure process.
Ein Schalter in der Verbindungsleitung vom ersten zum dritten Druckraum mit dem Trennkolben mit einer größeren Fläche im dritten Druckraum als im zweiten Druckraum dient zur Dosierung des zweiten Fluids. Über den Schalter kann die Zufuhr von zweitem Fluid zu- und abgeschaltet werden.A switch in the connecting line from the first to the third pressure chamber with the Separating pistons with a larger area in the third pressure chamber than in the second pressure chamber serves to dose the second fluid. The supply of second can be switched over the switch Fluid can be switched on and off.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors ergeben vorteilhaften Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Zumischung zwischen den Einspritzungen und während der Einspritzung.The method according to the invention for injecting fuel and a second fluid in a combustion chamber of a diesel engine result in advantageous operation of the Device according to the invention for an admixture between the injections and during the injection.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen The invention is illustrated below using exemplary embodiments. Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum geschichteten Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a device for layered injecting fuel and a second fluid according to the invention,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung zum geschichteten Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid mit Feinabstimmung gemäß der Erfindung, Fig. 2 is a schematic representation of an alternative apparatus for layered injecting fuel and a second fluid with fine-tuning according to the invention,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum geschichteten Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid im Zusammenwirken mit einem Common-Rail-System, und Fig. 3 is a schematic representation of a device for layered injecting fuel and a second fluid in cooperation with a common-rail system, and
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einlagern eines zweiten Fluids zum Kraftstoff während einer Einspritzung gemäß der Erfindung. Fig. 4 is a schematic representation of a device for storing a second fluid for fuel during an injection according to the invention.
Fig. 1: Eine Vorrichtung 1 zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid in einen Brennraum eines Dieselmotors (nicht dargestellt) in den Einspritzpausen zur Erzeugung geschichteter Ladungen vor Einspritzdüsenlöchern 2 in einem ersten Druckraum 3 weist eine Düsennadel 4 in einer Einspritzdüse 5 auf. Fig. 1: An apparatus 1 for injecting fuel and a second fluid (not shown) into a combustion chamber of a diesel engine in the injection pauses for generating stratified charge before injection nozzle holes 2 in a first pressure chamber 3 has a nozzle needle 4 in an injection nozzle 5 on.
Der erste Druckraum 3 ist mit einer Kraft stoffzufuhreinrichtung, vorzugsweise einem Druckspeicher eines Common-Rail Systems (nicht dargestellt), verbunden, von dem der erste Druckraum 3 periodisch mit hohem Druck beaufschlagt wird.The first pressure chamber 3 is connected to a fuel supply device, preferably a pressure accumulator of a common rail system (not shown), from which the first pressure chamber 3 is periodically subjected to high pressure.
In einem Gehäuse 6 ist ein Trennkolben 7 axial verschieblich angeordnet. Der Trennkolben 7 weist eine erste Fläche 8 zur Begrenzung eines zweiten Druckraums 9, eine zweite Fläche 10 zur Begrenzung eines dritten Druckraums 11 und eine dritte Fläche 12 zur Begrenzung eines vierten Druckraums 13 auf.A separating piston 7 is arranged axially displaceably in a housing 6 . The separating piston 7 has a first surface 8 for delimiting a second pressure chamber 9 , a second surface 10 for delimiting a third pressure chamber 11 and a third surface 12 for delimiting a fourth pressure chamber 13 .
Der zweite Druckraum 9 ist von einer Stirnfläche 14 aus über eine Verbindungsleitung 15 an eine Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid und über eine Verbindungsleitung 17 an den ersten Druckraum 3 angeschlossen. Der dritte Druckraum 11 ist über eine Verbindungsleitung 18 an den ersten Druckraum 3 angeschlossen. Der vierte Druckraum 13 ist über eine Verbindungsleitung 19 an die Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid angeschlossen und enthält eine Druckfeder 20.The second pressure chamber 9 is connected from an end face 14 via a connecting line 15 to a feed device 16 for second fluid and via a connecting line 17 to the first pressure chamber 3 . The third pressure chamber 11 is connected to the first pressure chamber 3 via a connecting line 18 . The fourth pressure chamber 13 is connected via a connecting line 19 to the feed device 16 for second fluid and contains a compression spring 20 .
In den Verbindungsleitungen 15, 17 sind Rückschlagventile 21, 22 angeordnet, die den Fluß von zweitem Fluid aus dem zweiten Druckraum 9 in die Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid und den Fluß vom ersten Druckraum 3 zum zweiten Druckraum 9 unterbinden. Check valves 21 , 22 are arranged in the connecting lines 15 , 17 and prevent the flow of second fluid from the second pressure chamber 9 into the feed device 16 for second fluid and the flow from the first pressure chamber 3 to the second pressure chamber 9 .
Die erste Fläche 8, die zweite Fläche 10, der Hub des Trennkolbens 7 und die Federkonstante der Druckfeder 20 sind auf die Drücke in den Verbindungsleitungen 15, 17, 18 und 19 und auf die vorzulagernde Menge zweiten Fluids abgestimmt.The first surface 8 , the second surface 10 , the stroke of the separating piston 7 and the spring constant of the compression spring 20 are matched to the pressures in the connecting lines 15 , 17 , 18 and 19 and to the quantity of second fluids to be stored.
Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und einem zweiten Fluid zwischen Einspritzungen zur Erzeugung geschichteter Ladungen gemäß Fig. 1.Method for injecting fuel and a second fluid between injections to produce stratified charges according to FIG. 1.
Während einer Einspritzphase wird der erste Druckraum 3 mit hohem Druck aus vorzugsweise einem Druckspeicher eines Common-Rail Systems beaufschlagt. Der hohe Druck im ersten Druckraum 3 wirkt auf die Düsennadel 4, die von den Einspritzdüsenlöchern 2 abhebt und die Einspritzung freigibt. Über die Verbindungsleitung 18 vom ersten Druckraum 3 zum dritten Druckraum 11 beaufschlagt der hohe Druck gleichzeitig den dritten Druckraum 11. Der Trennkolben 7 wird bei hohem Druck im dritten Druckraum 11 entgegen der Kraft der Druckfeder 20 und entgegen dem Druck aus Verbindungsleitung 19 im vierten Druckraum 13 von der Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 wegbewegt, so daß das Volumen im zweiten Druckraum 9 größer wird und zweites Fluid aus der Verbindungsleitung 15 zu der Zufuhreinrichtung 16 in den zweiten Druckraum 9 gefördert wird.During an injection phase, the first pressure chamber 3 is subjected to high pressure, preferably from a pressure accumulator of a common rail system. The high pressure in the first pressure chamber 3 acts on the nozzle needle 4 , which lifts off the injection nozzle holes 2 and releases the injection. The high pressure simultaneously acts on the third pressure chamber 11 via the connecting line 18 from the first pressure chamber 3 to the third pressure chamber 11 . The separating piston 7 is moved at high pressure in the third pressure chamber 11 against the force of the compression spring 20 and against the pressure from the connecting line 19 in the fourth pressure chamber 13 away from the end face 14 of the housing 6 , so that the volume in the second pressure chamber 9 becomes larger and second fluid is conveyed from the connecting line 15 to the feed device 16 into the second pressure chamber 9 .
Sinkt der Druck im ersten Druckraum 3 ab, weil beispielsweise ein Ventil (nicht dargestellt) die Verbindung zum Druckspeicher des Common-Rail Systems unterbricht, schließt das Ventil 4 wieder die Einspritzdüsenlöcher 2. Gleichzeitig fällt der Druck im dritten Druckraum 11, und der Trennkolben 7 bewegt sich unter der Kraft der Druckfeder 20 und dem Druck im vierten Druckraum 13 wieder auf die Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 zu. Das Volumen des zweiten Druckraums 9 wird dabei reduziert und zweites Fluid aus dem zweiten Druckraum 9 über die Verbindungsleitung 17 in den ersten Druckraum 3, bei gleichzeitiger Ableitung der entsprechenden Kraftstoffmenge über eine freigeschaltete Abflußmöglichkeit (nicht dargestellt), gefördert. Das zweite Fluid wird im ersten Druckraum 3 dem Kraftstoff vorgelagert.If the pressure in the first pressure chamber 3 drops because, for example, a valve (not shown) interrupts the connection to the pressure accumulator of the common rail system, the valve 4 closes the injection nozzle holes 2 again . At the same time, the pressure in the third pressure chamber 11 drops, and the separating piston 7 moves towards the end face 14 of the housing 6 again under the force of the compression spring 20 and the pressure in the fourth pressure chamber 13 . The volume of the second pressure chamber 9 is reduced and second fluid is conveyed from the second pressure chamber 9 via the connecting line 17 into the first pressure chamber 3 , with the corresponding amount of fuel being discharged at the same time via an activated drainage option (not shown). The second fluid is upstream of the fuel in the first pressure chamber 3 .
Fig. 2: Entsprechende Merkmale der Vorrichtung 24 sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1 bezeichnet. Die Vorrichtung 24 ist geeignet, die Zufuhr von zweitem Fluid in den ersten Druckraum 3 in Abhängigkeit von der Einspritzmenge und dem Einspritzdruck des Kraftstoffs zu dosieren. FIG. 2: Corresponding features of the device 24 are designated by the reference symbols from FIG. 1. The device 24 is suitable for metering the supply of second fluid into the first pressure chamber 3 as a function of the injection quantity and the injection pressure of the fuel.
Eine von der Stirnfläche 14 ausgehende Verbindungsleitung 25 verbindet die Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid mit dem zweiten Druckraum 9. In der Verbindungsleitung 25 ist ein Rückschlagventil 26 und ein Druckbegrenzungsventil 27 enthalten. Das Rückschlagventil 26 sperrt die Zufuhr von Fluid aus der Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid zum zweiten Druckraum 9. Der am Druckbegrenzungsventil 27 der Verbindungsleitung 25 vom zweiten Druckraum 9 zur Zufuhreinrichtung 16 einzustellende Druck ist größer als der Druck im ersten Druckraum 3 während der Ruhephase und kleiner als der Druck aus den Rückstelleinrichtungen 19, 20 im vierten Druckraum 13.A connecting line 25 extending from the end face 14 connects the feed device 16 for second fluid to the second pressure chamber 9 . A check valve 26 and a pressure relief valve 27 are contained in the connecting line 25 . The check valve 26 blocks the supply of fluid from the supply device 16 for second fluid to the second pressure chamber 9 . The pressure to be set on the pressure limiting valve 27 of the connecting line 25 from the second pressure chamber 9 to the supply device 16 is greater than the pressure in the first pressure chamber 3 during the rest phase and less than the pressure from the reset devices 19 , 20 in the fourth pressure chamber 13 .
In einer Seitenfläche 30 im zweiten Druckraum 9 des Gehäuses 6 ist ein Anschluß 31 der Verbindungsleitung 17 angeordnet. Von der Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 bis zum Umfang des Anschlusses 31 ist ein abgestimmter Abstand h vorgesehen.A connection 31 of the connecting line 17 is arranged in a side surface 30 in the second pressure chamber 9 of the housing 6 . A coordinated distance h is provided from the end face 14 of the housing 6 to the circumference of the connection 31 .
In der Verbindungsleitung 18 vom dritten Druckraum 11 zum ersten Druckraum 3 und in der Verbindungsleitung 19 vom vierten Druckraum 13 zur Zufuhreinrichtung 16 sind jeweils Drosseln 32, 33 enthalten. In der Verbindungsleitung 19 vom vierten Druckraum 13 zur Zufuhreinrichtung 16 ist ein Druckbegrenzungsventil 34 enthalten. Parallel zum Druckbegrenzungsventil 34 ist ein Bypass 35 mit einem Rückschlagventil 36 vorgesehen.Throttles 32 , 33 are contained in the connecting line 18 from the third pressure chamber 11 to the first pressure chamber 3 and in the connecting line 19 from the fourth pressure chamber 13 to the feed device 16 . A pressure relief valve 34 is contained in the connecting line 19 from the fourth pressure chamber 13 to the feed device 16 . A bypass 35 with a check valve 36 is provided parallel to the pressure relief valve 34 .
Verfahren zur Einlagerung von Kraftstoff und dosiertem zweiten Fluid in den Einspritzpausen zur Erzeugung geschichteter Ladungen gemäß Fig. 2.Method for storing fuel and metered second fluid in the injection pauses to generate stratified charges according to FIG. 2.
Während einer Einspritzphase wird der erste Druckraum 3 mit hohem Druck aus vorzugsweise einem Druckspeicher eines Common-Rail Systems beaufschlagt. Der hohe Druck im ersten Druckraum 3 wirkt auf die Düsennadel 4, die von den Einspritzdüsenlöchern 2 abgehoben wird und die Einspritzung freigibt. Über die Verbindungsleitung 18 vom ersten Druckraum 3 zum dritten Druckraum 11 beaufschlagt der hohe Druck, der durch die Drossel 32 etwas gemindert ist, den dritten Druckraum 11. Der Trennkolben 7 wird bei hohem Druck im dritten Druckraum 11 entgegen der Kraft der Druckfeder 20 und entgegen dem Druck aus Verbindungsleitung 19 im vierten Druckraum 13 von der Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 wegbewegt, so daß das Volumen im zweiten Druckraum 9 größer wird und zweites Fluid über die Verbindungsleitung 15 aus der Zufuhreinrichtung 16 in den zweiten Druckraum 9 gefördert wird.During an injection phase, the first pressure chamber 3 is subjected to high pressure, preferably from a pressure accumulator of a common rail system. The high pressure in the first pressure chamber 3 acts on the nozzle needle 4 , which is lifted from the injection nozzle holes 2 and releases the injection. The high pressure, which is somewhat reduced by the throttle 32, acts on the third pressure chamber 11 via the connecting line 18 from the first pressure chamber 3 to the third pressure chamber 11 . The separating piston 7 is moved at high pressure in the third pressure chamber 11 against the force of the compression spring 20 and against the pressure from the connecting line 19 in the fourth pressure chamber 13 away from the end face 14 of the housing 6 , so that the volume in the second pressure chamber 9 becomes larger and second fluid is conveyed via the connecting line 15 from the feed device 16 into the second pressure chamber 9 .
Ist die Kraftstoff-Einspritzmenge z. B. bei kleiner Einspritzzeit und/oder kleinem Einspritzdruck klein, wird der Trennkolben 7 nur soweit von der Stirnwand 14 des Gehäuses 6 wegbewegt, daß der Anschluß 31 in der Seitenwand 30 des Gehäuses 6 vom Trennkolben 7 überdeckt bleibt.Is the fuel injection quantity z. B. with small injection time and / or small injection pressure small, the separating piston 7 is only moved so far away from the end wall 14 of the housing 6 that the connection 31 in the side wall 30 of the housing 6 remains covered by the separating piston 7 .
Sinkt der Druck im ersten Druckraum 3 ab, weil beispielsweise ein Ventil (nicht dargestellt) die Verbindung zum Druckspeicher des Common-Rail Systems unterbricht, schließt die Düsennadel 4 wieder die Einspritzdüsenlöcher 2. Der Druck im dritten Druckraum 11 fällt, und der Trennkolben 7 bewegt sich unter der Kraft der Druckfeder 20 und dem Druck aus der Zufuhreinrichtung 16 über die Verbindungsleitung 19 mit der Drossel 33 zum vierten Druckraum 13 wieder auf die Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 zu. Das Volumen des zweiten Druckraums 9 wird dabei reduziert. Ist der Hub des Trennkolbens 7 ausreichend groß, daß der Anschluß 31 der Leitung 17 zumindest teilweise vom Trennkolben 7 freigegeben wurde, fließt zweites Fluid aus dem zweiten Druckraum 9 über die Verbindungsleitung 17 in den ersten Druckraum 3 bis der Anschluß 31 von der Oberkante des Trennkolbens 7 überdeckt ist. Das so dosierte zweite Fluid wird im ersten Druckraum 3 dem Kraftstoff vorgelagert. Zweites Fluid, das beim restlichen Hub h des Trennkolbens 7 vom Anschluß 31 bis zur Stirnwand 14 verdrängt wird, gelangt durch die Verbindungsleitung 25 zur Zufuhreinrichtung 16 für zweites Fluid.If the pressure in the first pressure chamber 3 decreases because, for example, a valve (not shown) interrupts the connection to the pressure accumulator of the common rail system, the nozzle needle 4 closes the injection nozzle holes. 2 The pressure in the third pressure chamber 11 drops, and the separating piston 7 moves under the force of the compression spring 20 and the pressure from the feed device 16 via the connecting line 19 with the throttle 33 to the fourth pressure chamber 13 towards the end face 14 of the housing 6 . The volume of the second pressure chamber 9 is reduced. If the stroke of the separating piston 7 is sufficiently large that the connection 31 of the line 17 has been at least partially released by the separating piston 7 , second fluid flows from the second pressure chamber 9 via the connecting line 17 into the first pressure chamber 3 until the connection 31 from the upper edge of the separating piston 7 is covered. The second fluid dosed in this way is upstream of the fuel in the first pressure chamber 3 . Second fluid, which is displaced from the connection 31 to the end wall 14 during the remaining stroke h of the separating piston 7 , passes through the connecting line 25 to the feed device 16 for the second fluid.
Bei kleinen Einspritzdrücken kann die Förderung von zweitem Fluid mit einem Druckbegrenzungsventil 34 in Verbindungsleitung 19 ganz unterbunden werden. Das Druckbegrenzungsventil 34 kann so eingestellt werden, daß die Bewegung des Trennkolbens 7 weg von der Stirnwand 14 bei Verkleinerung des Volumens im vierten Druckraum 13 erst ab einem Mindestdruck im dritten Druckraum 11 möglich ist. Die Förderung des zweiten Fluids durch die Verbindungsleitung 19 zum vierten Druckraum 13 kann parallel zum Druckbegrenzungsventil 34 durch einen Bypass 35 mit Rückschlagventil 36 erfolgen.At low injection pressures, the delivery of second fluid can be completely prevented with a pressure relief valve 34 in connecting line 19 . The pressure limiting valve 34 can be set such that the movement of the separating piston 7 away from the end wall 14 is only possible from a minimum pressure in the third pressure chamber 11 when the volume in the fourth pressure chamber 13 is reduced. The delivery of the second fluid through the connecting line 19 to the fourth pressure chamber 13 can take place parallel to the pressure relief valve 34 through a bypass 35 with a check valve 36 .
Fig. 3: Entsprechende Merkmale der Vorrichtung 39 sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1 oder 2 bezeichnet. Der vierte Druckraum 13 der Vorrichtung 39 ist von einer kleinen Fläche 12 des Trennkolbens 7 begrenzt und steht über eine Verbindungsleitung 45 permanent mit dem Hochdruck aus dem Druckspeicher eines Common-Rail Systems in Verbindung. Der dritte Druckraum 11 der Vorrichtung 39 ist von einer Fläche 10 begrenzt, die größer ist als die dritte Fläche 12 des Trennkolbens 7 im vierten Druckraum 13. Ein fünfter Druckraum 40, den der Trennkolben 7 im Gehäuse 6 begrenzt, ist mit Luft oder einem Ölpolster gefüllt. Volumenänderungen des fünften Druckraums 40 können über eine Verbindungsleitung 42 ausgeglichen werden. Das Gehäuse 6 ist aus einem planen Teil 43 mit der integrierten Verbindungsleitung 42 und dem vierten Druckraum 13 und aus einem zylindrischen Teil 44 mit dem dritten Druckraum 11, dem zweiten Druckraum 9 und der integrierten Verbindungsleitung 15 dargestellt. Der plane Teil 43 und der zylindrische Teil 44 des Gehäuses 6 sind verschraubt. Fig. 3: Corresponding features of the device 39 are designated by the reference numerals from Fig. 1 or 2. The fourth pressure chamber 13 of the device 39 is delimited by a small area 12 of the separating piston 7 and is permanently connected to the high pressure from the pressure accumulator of a common rail system via a connecting line 45 . The third pressure chamber 11 of the device 39 is delimited by an area 10 which is larger than the third area 12 of the separating piston 7 in the fourth pressure chamber 13 . A fifth pressure chamber 40 , which the separating piston 7 delimits in the housing 6 , is filled with air or an oil cushion. Changes in volume of the fifth pressure chamber 40 can be compensated for via a connecting line 42 . The housing 6 is shown from a flat part 43 with the integrated connecting line 42 and the fourth pressure chamber 13 and from a cylindrical part 44 with the third pressure chamber 11 , the second pressure chamber 9 and the integrated connecting line 15 . The flat part 43 and the cylindrical part 44 of the housing 6 are screwed.
Die Einspritzdüse 5 ist mit einer Vorrichtung zur Druckentlastung (nicht dargestellt) versehen. Ein Anschluß 47 in den dritten Druckraum 11 der Verbindungsleitung 18 und ein Anschluß 48 in den zweiten Druckraum 9 der Verbindungsleitungen 15, 17 können ausgetauscht werden. In den Verbindungsleitungen 15, 17, 18 und 19 können Drosseln und/oder Druckbegrenzungsventile (nicht dargestellt) enthalten sein.The injection nozzle 5 is provided with a device for pressure relief (not shown). A connection 47 in the third pressure chamber 11 of the connecting line 18 and a connection 48 in the second pressure chamber 9 of the connecting lines 15 , 17 can be exchanged. Throttles and / or pressure limiting valves (not shown) can be contained in the connecting lines 15 , 17 , 18 and 19 .
Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff und zweitem Fluid zwischen Einspritzungen zur Erzeugung geschichteter Ladungen gemäß Fig. 3.Method for injecting fuel and second fluid between injections to generate stratified charges according to FIG. 3.
Während einer Einspritzphase wird der erste Druckraum 3 mit hohem Druck aus dem Druckspeicher des Common-Rail Systems beaufschlagt. Der hohe Druck im ersten Druckraum 3 wirkt auf die Düsennadel 4, die von den Einspritzdüsenlöchern 2 abgehoben wird und die Einspritzung freigibt. Über die Verbindungsleitung 18 vom ersten Druckraum 3 zum dritten Druckraum 11 beaufschlagt der hohe Druck den dritten Druckraum 11. Der Trennkolben 7 wird bei hohem Druck auf die größere Fläche 10 des Trennkolbens 7 im dritten Druckraum 11 entgegen dem permanent hohen Druck aus der Verbindungsleitung 45 auf die kleinere Fläche 12 des vierten Druckraums 13 von der Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 wegbewegt, so daß das Volumen im zweiten Druckraum 9 größer wird und zweites Fluid über die Verbindungsleitung 15 aus der Zufuhreinrichtung 16 in den zweiten Druckraum 9 gefördert wird.During an injection phase, the first pressure chamber 3 is subjected to high pressure from the pressure accumulator of the common rail system. The high pressure in the first pressure chamber 3 acts on the nozzle needle 4 , which is lifted from the injection nozzle holes 2 and releases the injection. The high pressure acts on the third pressure chamber 11 via the connecting line 18 from the first pressure chamber 3 to the third pressure chamber 11 . The separating piston 7 is moved at high pressure on the larger surface 10 of the separating piston 7 in the third pressure chamber 11 against the permanently high pressure from the connecting line 45 to the smaller surface 12 of the fourth pressure chamber 13 from the end face 14 of the housing 6 , so that the volume becomes larger in the second pressure chamber 9 and second fluid is conveyed via the connecting line 15 from the supply device 16 into the second pressure chamber 9 .
Sinkt der Druck im ersten Druckraum 3 ab, weil beispielsweise ein schaltbares Ventil die Verbindung zum Druckspeicher des Common-Rail Systems unterbricht, schließt die Düsennadel 4 wieder die Einspritzdüsenlöcher 2. Der Druck im dritten Druckraum 11 fällt, und der Trennkolben 7 bewegt sich unter dem Druck aus der Verbindungsleitung 45 auf die Fläche 12 im vierten Druckraum 13 wieder auf die Stirnfläche 14 des Gehäuses 6 zu. Das Volumen des zweiten Druckraums 9 wird dabei reduziert, und zweites Fluid fließt aus dem zweiten Druckraum 9 über die Verbindungsleitungen 15, 17 in den ersten Druckraum 3 und wird dem Kraftstoff vorgelagert. Gleichzeitig fließt Kraftstoff aus der Einspritzdüse 5. Die Flächen 10, 12 und 8 des Trennkolbens 7 im zweiten Druckraum 9 sind abgestimmt. Kraftstoff unter der Fläche 10 des Trennkolbens 7 wird verdrängt. If the pressure in the first pressure chamber 3 decreases because, for example, a switchable valve interrupts the connection to the pressure accumulator of the common rail system, the nozzle needle 4 closes the injection nozzle holes. 2 The pressure in the third pressure chamber 11 drops, and the separating piston 7 moves under the pressure from the connecting line 45 to the surface 12 in the fourth pressure chamber 13 again towards the end face 14 of the housing 6 . The volume of the second pressure chamber 9 is reduced, and second fluid flows from the second pressure chamber 9 via the connecting lines 15 , 17 into the first pressure chamber 3 and is stored upstream of the fuel. At the same time, fuel flows out of the injector 5 . The surfaces 10 , 12 and 8 of the separating piston 7 in the second pressure chamber 9 are coordinated. Fuel under the surface 10 of the separating piston 7 is displaced.
Fig. 4: Entsprechende Merkmale der Vorrichtung 50 zur Zumischung des zweiten Fluids zum Kraftstoff während der Einspritzung in den Brennraum sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1, 2 oder 3 bezeichnet. Der dritte Druckraum 11 ist von einer Fläche 10 des Trennkolbens 7 begrenzt, die gleich der größten Querschnittsfläche des Trennkolbens 7 ist. Der zweite Druckraum 9 ist von einer Fläche 8 des Trennkolbens 7 begrenzt, die kleiner ist als die Fläche 10 des Trennkolbens 7. Eine Druckfeder 20 ist im zweiten Druckraum 9 enthalten. Ein fünfter Druckraum 40, den der Trennkolben 7 im Gehäuse 6 begrenzt, ist mit dem zweiten Fluid gefüllt. Volumenänderungen des fünften Druckraums 40 können über eine Verbindungsleitung 42 zur Zufuhreinrichtung 16 ausgeglichen werden. In Verbindungsleitung 42 ist zur Abstimmung eine Drossel 51 enthalten. Leckage-Mengen, die sich im Gehäuse 6 sammeln, können über Verbindungsleitung 42 in Zufuhreinrichtung 16 eingespeist werden. Das Gehäuse 6 ist aus einem planen Teil 43 mit dem dritten Druckraum 11 und aus einem zylindrischen Teil 44 mit dem zweiten Druckraum 9, dem fünften Druckraum 40 und den integrierten Verbindungsleitungen 19, 17 und 42 zusammengesetzt. Der plane Teil 43 und der zylindrische Teil 44 des Gehäuses 6 sind verschraubt. In der Verbindungsleitung 17 ist zur Abstimmung eine Drossel 52 enthalten. An der Mündung der Verbindungsleitung 17 in den ersten Druckraum 3 kann zum Einbringen von Emulsion eine Düse 54 vorgesehen sein. FIG. 4: Corresponding features of the device 50 for admixing the second fluid to the fuel during the injection into the combustion chamber are designated by the reference symbols from FIG. 1, 2 or 3. The third pressure chamber 11 is delimited by a surface 10 of the separating piston 7 , which is equal to the largest cross-sectional area of the separating piston 7 . The second pressure chamber 9 is delimited by an area 8 of the separating piston 7 that is smaller than the area 10 of the separating piston 7 . A compression spring 20 is contained in the second pressure chamber 9 . A fifth pressure chamber 40 , which the separating piston 7 delimits in the housing 6 , is filled with the second fluid. Changes in volume of the fifth pressure chamber 40 can be compensated for via a connecting line 42 to the feed device 16 . A throttle 51 is included in connecting line 42 for tuning. Leakage quantities that collect in the housing 6 can be fed into the feed device 16 via the connecting line 42 . The housing 6 is composed of a flat part 43 with the third pressure chamber 11 and a cylindrical part 44 with the second pressure chamber 9 , the fifth pressure chamber 40 and the integrated connecting lines 19 , 17 and 42 . The flat part 43 and the cylindrical part 44 of the housing 6 are screwed. A throttle 52 is included in the connecting line 17 for tuning purposes. A nozzle 54 can be provided at the mouth of the connecting line 17 into the first pressure chamber 3 for introducing emulsion.
Ein Schalter 53 ist in der Verbindungsleitung 18 vom ersten Druckraum 3 zum dritten Druckraum 11 vorgesehen. Mittels des Schalters 53 kann das zweite Fluid dosiert werden.A switch 53 is provided in the connecting line 18 from the first pressure chamber 3 to the third pressure chamber 11 . The second fluid can be metered by means of the switch 53 .
Die Verbindungsleitung 17 mündet im unteren Teil des Einspritzventils 5, so daß durch Einbringen von zweitem Fluid bzw. Emulsion während der Einspritzung der im ersten Druckraum 3 befindliche Kraftstoff gezielt beeinflußt werden kann.The connecting line 17 opens into the lower part of the injection valve 5 , so that the fuel in the first pressure chamber 3 can be influenced in a targeted manner by introducing a second fluid or emulsion during the injection.
Verfahren zum Einlagern von zweitem Fluid zum Kraftstoff während der Einspritzung gemäß Fig. 4.4. Method for storing second fluid for fuel during the injection according to FIG. 4.
Während einer Einspritzphase wird der erste Druckraum 3 mit hohem Druck aus vorzugsweise dem Druckspeicher 49 des Common-Rail Systems beaufschlagt. Der hohe Druck im ersten Druckraum 3 wirkt auf die Düsennadel 4, die von den Einspritzdüsenöffnungen 2 abgehoben wird und die Einspritzung freigibt. Über die Verbindungsleitung 18 vom ersten Druckraum 3 zum dritten Druckraum 11 beaufschlagt der hohe Druck die große Fläche 10 des Trennkolbens 7 im dritten Druckraum 11. Der Trennkolben 7 wird bei hohem Druck auf die große Fläche 10 des Trennkolbens 7 im dritten Druckraum 11 entgegen dem Druck aus der Verbindungsleitung 19 zur Zufuhreinrichtung 16 auf die kleinere Fläche 8 des zweiten Druckraums 9 und entgegen der Kraft der Druckfeder 20 bewegt, so daß das Volumen im zweiten Druckraum 9 kleiner wird und zweites Fluid über die Verbindungsleitung 17 in den ersten Druckraum 3 gefördert wird, das mit dem Kraftstoff während der Einspritzung in den Brennraum des Dieselmotors gelangt. Während der Einspritzung liegt an der Fläche 10 des dritten Druckraums 11 und der Fläche 8 des zweiten Druckraums 9 annähernd der gleiche Druck an. Die den Trennkolben 7 bewegende Kraft FE resultiert aus der Differenz der Fläche 10 gegenüber der Fläche 8 und der Kraft FF der Druckfeder 20.During an injection phase, the first pressure chamber 3 is subjected to high pressure, preferably from the pressure accumulator 49 of the common rail system. The high pressure in the first pressure chamber 3 acts on the nozzle needle 4 , which is lifted from the injection nozzle openings 2 and releases the injection. Via the connecting line 18 from the first pressure chamber 3 to the third pressure chamber 11 of the high pressure acts on the large surface 10 of the separating piston 7 in the third pressure space. 11 The separating piston 7 is moved at high pressure on the large surface 10 of the separating piston 7 in the third pressure chamber 11 against the pressure from the connecting line 19 to the feed device 16 on the smaller surface 8 of the second pressure chamber 9 and against the force of the compression spring 20 , so that Volume in the second pressure chamber 9 becomes smaller and second fluid is conveyed via the connecting line 17 into the first pressure chamber 3 , which reaches the combustion chamber of the diesel engine with the fuel during the injection. During the injection, approximately the same pressure is applied to the surface 10 of the third pressure chamber 11 and the surface 8 of the second pressure chamber 9 . The force F E moving the separating piston 7 results from the difference between the surface 10 and the surface 8 and the force F F of the compression spring 20 .
Sinkt der Druck im ersten Druckraum 3 auf pR ab, weil beispielsweise ein Ventil die Verbindung zum Druckspeicher des Common-Rail Systems unterbricht, schließt die Düsennadel 4 wieder die Einspritzdüsenlöcher 2. Der Druck im dritten Druckraum 11 fällt, und der Trennkolben 7 bewegt sich unter dem Druck p2F auf die kleinere Fläche 8 des zweiten Druckraums 9 und mit der Kraft FF der Druckfeder 20 wieder in seine Ausgangslage zurück.If the pressure in the first pressure chamber 3 on p R from, for example because a valve interrupts the connection to the pressure accumulator of the common rail system, the nozzle needle 4 closes the injection nozzle holes. 2 The pressure in the third pressure chamber 11 drops, and the separating piston 7 moves under the pressure p 2F onto the smaller surface 8 of the second pressure chamber 9 and with the force F F of the compression spring 20 back into its starting position.
Das Volumen des zweiten Druckraums 9 wird vergrößert, und zweites Fluid fließt aus der Zufuhreinrichtung 16 über die Verbindungsleitung 19 in den zweiten Druckraum 9. Die Flächen 10 und 8, der Hub des Trennkolbens 7 und die Federkonstante der Druckfeder 20 sind auf die Drücke in den Verbindungsleitungen 17, 18 und 19 sowie auf die vorzulagernde Menge an zweitem Fluid abgestimmt.The volume of the second pressure chamber 9 is increased, and second fluid flows from the supply device 16 via the connecting line 19 into the second pressure chamber 9 . The surfaces 10 and 8 , the stroke of the separating piston 7 and the spring constant of the compression spring 20 are matched to the pressures in the connecting lines 17 , 18 and 19 and to the amount of second fluid to be stored upstream.
Die Dosierung der Menge an zweitem Fluid wird in Abhängigkeit von der Einspritzmenge in den Brennraum des Dieselmotors geregelt. Der Schalter 53 kann sehr schnell die Zufuhr von zweitem Fluid zu- oder abschalten. Es sind keine Vor- bzw. Nachlaufzeiten erforderlich wie beim Emulsionsbetrieb gemäß dem Stand der Technik. Die Anpassung an den instationären Betrieb ist einfach.The metering of the amount of second fluid is regulated depending on the amount of injection into the combustion chamber of the diesel engine. The switch 53 can very quickly switch the supply of second fluid on or off. No lead or follow-up times are required as in the emulsion operation according to the prior art. Adaptation to transient operation is easy.
BezugszeichenlisteReference list
1 Vorrichtung
2 Einspritzdüsenlöcher
3 erster Druckraum
4 Düsennadel
5 Einspritzdüse
6 Gehäuse
7 Trennkolben
8 erste Fläche
9 zweiter Druckraum
10 zweite Fläche
11 dritter Druckraum
12 dritte Fläche
13 vierter Druckraum
14 Stirnfläche
15 Verbindungsleitung
16 Zufuhreinrichtung
17 Verbindungsleitung
18 Verbindungsleitung
19 Verbindungsleitung
20 Druckfeder
21 Rückschlagventil
22 Rückschlagventil
23 -
24 Vorrichtung
25 Verbindungsleitung
26 Rückschlagventil
27 Druckbegrenzungsventil
28 -
29 -
30 Seitenfläche
31 Anschluß
32 Drossel
33 Drossel
34 Druckbegrenzungsventil
35 Bypass
36 Rückschlagventil
37 -
38 -
39 Vorrichtung
40 fünfter Druckraum
41 -
42 Verbindungsleitung
43 planer Teil
44 zylindrischer Teil
45 Verbindungsleitung
46 -
47 Anschluß
48 Anschluß
49 Common-Rail-Druckspeicher
50 Vorrichtung
51 -
52 -
53 Schalter
54 Düse 1 device
2 injector holes
3 first pressure chamber
4 nozzle needles
5 injector
6 housing
7 separating pistons
8 first surface
9 second pressure chamber
10 second surface
11 third pressure room
12 third area
13 fourth pressure chamber
14 end face
15 connecting line
16 feeding device
17 connecting line
18 connecting line
19 connecting line
20 compression spring
21 check valve
22 check valve
23 -
24 device
25 connecting line
26 check valve
27 pressure relief valve
28 -
29 -
30 side surface
31 connection
32 throttle
33 throttle
34 pressure relief valve
35 bypass
36 check valve
37 -
38 -
39 device
40 fifth pressure room
41 -
42 connecting line
43 flat part
44 cylindrical part
45 connecting line
46 -
47 connection
48 connection
49 Common rail pressure accumulator
50 device
51 -
52 -
53 switches
54 nozzle
Claims (15)
Zuführen von Kraftstoff unter Druck, vorzugsweise aus einem Common-Rail Druckspeicher (49), in den ersten Druckraum (3),
Öffnen von Einspritzdüsenlöchern (2) durch ein Ventil (4) unter dem Druck des Kraftstoffs im ersten Druckraum (3),
Einspritzen des vorgelagerten zweiten Fluids und des Kraftstoffs durch die Einspritzdüsenlöchern (2),
Zuführen von Kraftstoff unter Druck aus dem ersten Druckraum (3) in einen dritten Druckraum (11) in einem Gehäuse (6),
Verschieben unter dem Druck des Kraftstoffs in dem dritten Druckraum (11) eines Trennkolbens (7) in dem Gehäuse (6) entgegen Rückstellkräften aus einer Druckfeder (20)
und/oder hydraulischem Druck in einem vierten Druckraum (13),
Ansaugen des zweiten Fluids in einen zweiten Druckraum (9) mittels des Trennkolbens (7) unter dem Druck des Kraftstoffs,
Beenden der Zufuhr von Kraftstoff unter Druck in den ersten Druckraum (3) und dritten Druckraum (11),
Schließen der Einspritzdüsenlöcher (2) durch das Ventil (4) im ersten Druckraum (3),
Verschieben des Trennkolbens (7) mittels der Rückstellkräfte im vierten Druckraum (13) und
Fördern des zweiten Fluids vom zweiten Druckraum (9) in den ersten Druckraum (3).14. A method for injecting fuel and a second fluid into a combustion chamber, the second fluid being the fuel for generating a stratified charge of fuel and the second fluid in a first pressure chamber ( 3 ) of an injection nozzle ( 5 ) during a low-pressure resting phase between injections, with the following steps:
Supplying fuel under pressure, preferably from a common rail pressure accumulator ( 49 ), into the first pressure chamber ( 3 ),
Opening of injector holes ( 2 ) through a valve ( 4 ) under the pressure of the fuel in the first pressure chamber ( 3 ),
Injecting the upstream second fluid and the fuel through the injection nozzle holes ( 2 ),
Supplying fuel under pressure from the first pressure chamber ( 3 ) into a third pressure chamber ( 11 ) in a housing ( 6 ),
Moving under the pressure of the fuel in the third pressure chamber ( 11 ) of a separating piston ( 7 ) in the housing ( 6 ) against restoring forces from a compression spring ( 20 )
and / or hydraulic pressure in a fourth pressure chamber ( 13 ),
Sucking in the second fluid into a second pressure chamber ( 9 ) by means of the separating piston ( 7 ) under the pressure of the fuel,
Stopping the supply of fuel under pressure into the first pressure chamber ( 3 ) and third pressure chamber ( 11 ),
Closing the injection nozzle holes ( 2 ) through the valve ( 4 ) in the first pressure chamber ( 3 ),
Moving the separating piston ( 7 ) by means of the restoring forces in the fourth pressure chamber ( 13 ) and
Delivery of the second fluid from the second pressure chamber ( 9 ) into the first pressure chamber ( 3 ).
Zuführen von Kraftstoff unter Druck, in den ersten Druckraum (3),
Öffnen von Einspritzdüsenlöchern (2) durch eine Düsennadel (4) unter dem Druck des Kraftstoffs im ersten Druckraum (3),
Beaufschlagen des dritten Druckraums (11) mit dem Kraftstoff unter Druck,
Verschieben unter dem Druck des Kraftstoffs in dem dritten Druckraum (11) eines Trennkolbens (7) in dem Gehäuse (6) entgegen Rückstellkräften aus einer Druckfeder (20) und/oder dem Druck des zweiten Fluids in einem vierten Druckraum (13, 14) des Gehäuses (6),
Fördern des zweiten Fluids mittels des Trennkolbens (7) aus einem zweiten Druckraum (9) in den ersten Druckraum (3),
Einspritzen von Kraftstoff und zweitem Fluid durch die Einspritzdüsenlöcher (2),
Beenden der Zufuhr von Kraftstoff unter Druck in den ersten Druckraum (3) und den dritten Druckraum (11),
Schließen der Einspritzdüsenlöcher (2) durch die Düsennadel (4) im ersten Druckraum (3),
Verschieben des Trennkolbens (7) mittels der Rückstellkräfte, und
Ansaugen des zweiten Fluids in den zweiten Druckraum (9) mittels des Trennkolbens (7).15. A method for injecting fuel and a second fluid into a combustion chamber, the second fluid being admixed with the fuel in a first pressure chamber ( 3 ) of an injection nozzle ( 5 ) during the injection, with the following steps:
Supplying fuel under pressure into the first pressure chamber ( 3 ),
Opening of injection nozzle holes ( 2 ) through a nozzle needle ( 4 ) under the pressure of the fuel in the first pressure chamber ( 3 ),
Pressurizing the third pressure chamber ( 11 ) with the fuel,
Moving under the pressure of the fuel in the third pressure chamber ( 11 ) of a separating piston ( 7 ) in the housing ( 6 ) against restoring forces from a compression spring ( 20 ) and / or the pressure of the second fluid in a fourth pressure chamber ( 13 , 14 ) Housing ( 6 ),
Conveying the second fluid by means of the separating piston ( 7 ) from a second pressure chamber ( 9 ) into the first pressure chamber ( 3 ),
Injecting fuel and second fluid through the injection nozzle holes ( 2 ),
Stopping the supply of fuel under pressure into the first pressure chamber ( 3 ) and the third pressure chamber ( 11 ),
Closing the injection nozzle holes ( 2 ) through the nozzle needle ( 4 ) in the first pressure chamber ( 3 ),
Moving the separating piston ( 7 ) by means of the restoring forces, and
Sucking the second fluid into the second pressure chamber ( 9 ) by means of the separating piston ( 7 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19523878A DE19523878C2 (en) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Injection device for injecting fuel and a second fluid into a combustion chamber of a diesel engine |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0826877A3 (en) * | 1996-08-30 | 1998-05-06 | Caterpillar Inc. | Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve |
| WO1999020893A1 (en) * | 1997-10-22 | 1999-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection system for an internal combustion engine |
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| DE2154822A1 (en) * | 1970-11-05 | 1972-05-18 | C.A.V. Ltd., Birmingham (Grossbritannien) | Fuel injection system for internal combustion engine |
| DE4407052C1 (en) * | 1994-03-03 | 1995-03-09 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Injection system for the injection of a fuel and a liquid additive into the combustion chambers of an internal combustion engine |
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1995
- 1995-06-30 DE DE19523878A patent/DE19523878C2/en not_active Expired - Fee Related
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| DE19812011A1 (en) * | 1998-03-19 | 1999-08-26 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Fuel injection system for large diesel motors |
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| Publication number | Publication date |
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